COVID-19疫苗保護(hù)效力及挑戰(zhàn)

楊朝國(guó),楊晶艷,吳俐莎,劉繼芬,劉 武

截止到2021年9月19日,全球有311個(gè)候選的2019冠狀病毒病(coronavirus disease 2019,COVID-19)疫苗正在研究中,其中117個(gè)臨床試驗(yàn)中的疫苗的開發(fā)平臺(tái)所占比例從高到低依次為蛋白亞單位疫苗、病毒載體疫苗、mRNA疫苗、滅活疫苗、DNA疫苗、病毒樣顆粒疫苗、病毒載體＋抗原提呈細(xì)胞疫苗、減毒活疫苗,正在進(jìn)行Ⅲ期和Ⅳ期臨床試驗(yàn)的疫苗分別有35個(gè)和9個(gè)[1]。已獲準(zhǔn)緊急使用的疫苗包括BBIBP-Cor V(中國(guó)國(guó)藥集團(tuán))和Corona Vac(中國(guó)北京科興)等滅活嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-Co V-2)疫苗,BNT162b2(美國(guó)輝瑞/德國(guó)Biontech/中國(guó)復(fù)星醫(yī)藥)和mRNA1273(美國(guó)莫德納)等編碼全長(zhǎng)S蛋白的m RNA疫苗,Ad5-nCo V(中國(guó)康希諾生物)、Ad26.COV2.S(美國(guó)強(qiáng)生)、Ch Ad Ox1-S(英國(guó)阿斯利康/牛津大學(xué))和Gam-COVID-Vac(r Ad5/r Ad26聯(lián)合載體疫苗,俄羅斯Gameleya研究所)等編碼全長(zhǎng)S蛋白的腺病毒載體疫苗,ZF2001(S蛋白受體結(jié)合域二聚體,中國(guó)智飛生物)等重組蛋白亞單位疫苗[2-3]。

COVID-19疫苗誘導(dǎo)人體產(chǎn)生的免疫力對(duì)防止SARS-Co V-2感染及相關(guān)疾病流行、降低重癥率與死亡率以及限制病毒傳播極為重要。從2020年底開始,通過Ⅲ期臨床試驗(yàn)、批準(zhǔn)緊急使用的COVID-19疫苗在全球多地開展人群接種。雖然隨機(jī)臨床試驗(yàn)是評(píng)價(jià)疫苗干預(yù)效果的“金標(biāo)準(zhǔn)”,但也存在明顯局限如樣本量與亞組分析、限制性納入標(biāo)準(zhǔn)、在人群大規(guī)模疫苗推廣中不可復(fù)制的高受控條件等,這些都會(huì)影響疫苗的有效性和安全性[4]。因此,需要在非受控條件下跨越不同人群對(duì)疫苗的核心問題有效性、持久性和安全性進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)SARS-Co V-2變異株不斷出現(xiàn),可能逃逸現(xiàn)有疫苗保護(hù),威脅疫苗效力,對(duì)相關(guān)疾病防控帶來挑戰(zhàn)。本文對(duì)COVID-19疫苗保護(hù)效力、持久性、病毒變異與再感染、抗體依賴性增強(qiáng)效應(yīng)及致病性自身免疫等進(jìn)行綜述。

1 SARS-CoV-2變異

截止到2021年5月17日,在SARS-Co V-2 S蛋白中至少發(fā)現(xiàn)了6 200個(gè)氨基酸替代、缺失和插入類型[5]。到2021年9月19日,WHO公布了12種“進(jìn)一步監(jiān)測(cè)的變異株(alerts for further monitoring)”、5種“待觀察的變異株(variant of interest,VOI)”和4種“值得關(guān)注的變異株(variant of concern,VOC)”(表1)。進(jìn)一步監(jiān)測(cè)的變異株是指懷疑遺傳學(xué)改變將影響病毒特性,有跡象表明其可能構(gòu)成未來風(fēng)險(xiǎn),但目前證據(jù)不清楚,在新證據(jù)出現(xiàn)之前需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和評(píng)估的SARS-Co V-2變異株。VOI是指已知或預(yù)計(jì)遺傳學(xué)改變會(huì)影響病毒特性如傳播、致病性、免疫逃逸、診斷或治療逃逸,確定引起重大社區(qū)傳播或多個(gè)聚集性感染,在多個(gè)國(guó)家隨著時(shí)間推移病例數(shù)與相對(duì)流行率同時(shí)增加或提示全球公共衛(wèi)生面臨新風(fēng)險(xiǎn)的SARS-Co V-2變異株,包括Eta(B.1.525)、Iota(B.1.526)、Kappa(B.1.617.1)、Lamda(C.37)和Mu(B.1.621),Epsilon(B.1.427/B.1.429)、Zeta(P.2)和Theta(P.3)已 從VOI排除。VOC是指符合VOI,證實(shí)其與一定程度上具有全球公共衛(wèi)生意義的下列一個(gè)或多個(gè)變化有關(guān)的SARS-Co V-2變異株:①在COVID-19流行病學(xué)方面,傳播能力或有害變化增加;②毒力增強(qiáng)或臨床疾病表現(xiàn)加重;③公共衛(wèi)生和社交措施或正在使用的疫苗、診斷和治療的效力下降[6]。

表1 SARS-CoV-2值得關(guān)注的變異株的特性[6]Tab.1 Characteristics of SARS-CoV-2 variants of concern

2 COVID-19疫苗保護(hù)效力

2.1 mRNA疫苗保護(hù)效力 2020年12月至2021年2月1日以色列Clalit健康服務(wù)中心數(shù)據(jù)顯示,接受BNT162b2疫苗接種人群596 618人,按1∶1匹配未接種疫苗人群為對(duì)照組,兩組人群在可能與疫苗接種、感染和(或)COVID-19嚴(yán)重性相關(guān)的可變因素相匹配且無SARS-Co V-2 PCR陽(yáng)性記錄。疫苗保護(hù)效力見表2。預(yù)防有記載感染和有癥狀COVID-19的效力在各亞組人群間一致,但多個(gè)危險(xiǎn)因素共存的人群稍微偏低[4]。結(jié)果顯示,第一劑疫苗接種后1月內(nèi)隨時(shí)間推移對(duì)SARS-Co V-2感染及其相關(guān)各種臨床類型疾病的保護(hù)率都明顯增加,二劑疫苗接種后的保護(hù)率高于一劑疫苗接種。2021年1月24日至4月3日以色列全國(guó)4 714 932人完成BNT162b2疫苗二劑接種,年齡16～85歲以上,在隨訪中位時(shí)間7周期間,第二劑疫苗接種后≥7 d,疫苗保護(hù)效力與前一組人群基本一致,對(duì)COVID-19死 亡 的 保 護(hù) 效 力 為96.7%(95%CI.96.0%～97.3%),94.5%為Alpha變異株SARSCo V-2感染[7]。兩組以色列人群的保護(hù)率提示隨著疫苗接種覆蓋范圍增加,人群SARS-Co V-2感染及相關(guān)疾病、住院、嚴(yán)重疾病、死亡都下降。

表2 mRNA疫苗保護(hù)效力Tab.2 Protective effectiveness of mRNA vaccine

2020年12月14日－2021年3月13日美國(guó)八地3 950名衛(wèi)生保健員、救護(hù)員及其它基層和一線工作者接種BNT162b2或m RNA1273疫苗,預(yù)防SARS-Co V-2感染的效力見表2[8]。對(duì)美國(guó)衛(wèi)生保健員、救護(hù)員及其它基層和一線工作者的保護(hù)率比以色列普通人群低2%～5%。提示COVID-19 m RNA疫苗可有效預(yù)防成人感染SARS-Co V-2,但對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)人群保護(hù)效力低于普通人群。

卡塔爾國(guó)家COVID-19數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)表明,BNT162b2疫苗第二劑接種后≥14 d,抗Alpha和Beta變異株的效力見表2;疫苗接種人群與SARSCo V-2抗體陰性人群的SARS-Co V-2感染率比較,疫苗預(yù)防Alpha和Beta變異株感染的效力分別為87.0%(95%CI81.8～90.7)和72.1%(95%CI66.4～76.8)[9]。在蘇格蘭,BNT162b2疫苗抗Alpha和Delta變異株的效力見表2[10]。對(duì)變異株感染及相關(guān)疾病的保護(hù)率降低約5%～20%。提示COVID-19疫苗可有效預(yù)防SARS-Co V-2變異株感染及相關(guān)疾病,但抗變異株的效力降低,給COVID-19疫苗帶來挑戰(zhàn)。

大規(guī)模接種m RNA疫苗可有效預(yù)防SARSCo V-2(包括變異株)感染、COVID-19及相關(guān)住院、嚴(yán)重疾病和死亡,按程序完成二劑疫苗接種后,保護(hù)效力與隨機(jī)臨床試驗(yàn)結(jié)果(94%～95%[11-12])基本一致。保護(hù)效力與人群感染風(fēng)險(xiǎn)、流行毒株、社區(qū)流行狀態(tài)、人群和個(gè)人防護(hù)、社交措施等有關(guān),對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)人群的保護(hù)效力低于普通人群,抗變異毒株的效力低于野生型毒株。

2.2 滅活疫苗保護(hù)效力 2021年2月2日—5月1日,智利,年齡≥16歲(包括80歲以上)的10 187 720名接受Corona Vac疫苗全程免疫者,疫苗保護(hù)效力見表3[13]。Corona Vac疫苗Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示,土耳其11 303名18～59歲志愿人群第二劑接種后≥14 d,89.7%受試者產(chǎn)生S蛋白受體結(jié)合域(receptor-binding domain,RBD)抗體,RBD抗體陽(yáng)性者中92.0%產(chǎn)生保護(hù)水平中和抗體,疫苗保護(hù)效力見表3;在巴西醫(yī)務(wù)人員中,Corona Vac疫苗保護(hù)效力見表3,抗B.1.128、P.1和P.2變異株的中和抗體血清學(xué)轉(zhuǎn)換率或幾何平均滴度無差異[14]。Corona Vac疫苗對(duì)Gamma變異株仍有效,在智利、土耳其和印度尼西亞Corona Vac疫苗保護(hù)效力高于巴西,可能是巴西人群先前接觸過SARS-Co V-2而具有一定免疫力[15],加之醫(yī)務(wù)人員為SARSCo V-2感染高風(fēng)險(xiǎn)人群。

表3 CoronaVac疫苗保護(hù)效力(95%CI)Tab.3 Protective effectiveness of CoronaVac vaccine(95%CI)

在斯里蘭卡科倫坡,接種BBIBP-Cor V滅活疫苗二劑后血清學(xué)轉(zhuǎn)換率為95%,20～39歲人群血清學(xué)轉(zhuǎn)換率(98.9%)高于＞60歲人群(93.3%);第二劑接種后6周時(shí)81.25%的受種者具有血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(angotensin converting enzyme 2,ACE2)受體封閉抗體,血清抗體滴度與COVID-19康復(fù)者血清無差異;疫苗接種者血清中野生型毒株和Alpha變異株的RBD抗體顯著低于康復(fù)者血清,但Beta和Delta變異株的RBD抗體無差異[16]。

滅活疫苗可有效預(yù)防SARS-Co V-2(包括變異株)感染及相關(guān)疾病、住院、中度和重度疾病、入住ICU和死亡,對(duì)≥60歲人群的保護(hù)效力與不分年齡人群的總體保護(hù)效力一致。疫苗保護(hù)效力與人群感染風(fēng)險(xiǎn)、流行毒株、社區(qū)流行狀態(tài)、人群和個(gè)人防護(hù)、社交措施等有關(guān),對(duì)高危人群的保護(hù)效力低于普通人群。

COVID-19疫苗保護(hù)效力與Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果基本一致,對(duì)防控SARS-Co V-2感染及其相關(guān)疾病流行具有極其重要意義。隨著疫苗接種人群覆蓋范圍增加,SARS-Co V-2感染及相關(guān)疾病、住院、中度和重度疾病、入住ICU和死亡都下降。COVID-19疫苗有助于控制SARS-Co V-2感染及相關(guān)疾病流行,對(duì)高流行率地區(qū)可緩解不堪重負(fù)的醫(yī)療系統(tǒng)。但需要持續(xù)高度關(guān)注SARS-Co V-2變異對(duì)疫苗效力的影響。

3 COVID-19疫苗的挑戰(zhàn)

大規(guī)模人群接種COVID-19疫苗對(duì)降低SARS-Co V-2感染率、相關(guān)疾病及其重癥與死亡率、遏制病毒傳播和變異具有極其重要意義,但也有急待解決的問題。

3.1 COVID-19疫苗對(duì)特殊人群的免疫原性、有效性、安全性和免疫方案 年齡是SARS-Co V-2感染相關(guān)嚴(yán)重疾病和死亡的最大危險(xiǎn)因素之一,年齡相關(guān)的免疫系統(tǒng)衰退稱為免疫衰老,這與對(duì)感染性和非感染性疾病的敏感性增強(qiáng)、嚴(yán)重疾病和死亡率增加有關(guān),也限制疫苗的效力[17]。BNT162b2疫苗第一劑接種后,血清中和作用及結(jié)合性IgG/Ig A隨年齡增加而降低,80歲以上老人明顯降低且血清對(duì)Alpha、Beta和Gamma變異株的中和效力顯著低于野生型毒株,但產(chǎn)生免疫應(yīng)答的老人SARS-Co V-2 S蛋白特異性記憶B細(xì)胞高于無免疫應(yīng)答者,第二劑疫苗接種后各年齡都檢測(cè)到了對(duì)VOCs的中和作用[18];第二劑疫苗接種后,抗體應(yīng)答差異與年齡和性別顯著相關(guān),女性強(qiáng)于男性,年齡較小者抗體滴度大于年齡較大者,而與體重指數(shù)和高血壓無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義相關(guān)性[19],對(duì)Alpha、Beta和Delta變異株的中和抗體下降與年齡增加顯著相關(guān),與性別和體重指數(shù)無關(guān)[20]。BBIBP-Cor V滅活疫苗二劑接種后,血清中和抗體滴度與年齡高度相關(guān),但與性別幾乎無關(guān),50歲以下約90%可檢出中和抗體,而60歲約25%、大于80歲約50%未檢測(cè)到中和抗體[21]。對(duì)172名先前未感染SARS-Co V-2的80歲及以上老年自愿受試者研究顯示,與二劑BNT162b2疫苗接種標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)間3周比較,間隔11周～12周血清抗體峰值高3.5倍,但 細(xì) 胞 免 疫 應(yīng) 答 低3.6倍[22]。提示老年人為高風(fēng)險(xiǎn)人群,尤其是VOCs流行區(qū)域;對(duì)老年人,有必要施行特定措施以提高疫苗免疫應(yīng)答,設(shè)計(jì)有效保護(hù)老年人的疫苗及免疫方案;老年人延遲第2次接種可增強(qiáng)體液免疫應(yīng)答,但需進(jìn)一步評(píng)估長(zhǎng)期免疫力和持久性。對(duì)優(yōu)化COVID-19疫苗免疫方案、提供長(zhǎng)期抗SARS-Co V-2感染免疫保護(hù)以及制訂疫苗接種政策有重要價(jià)值。

因年齡、疾病、治療及共發(fā)病等因素,癌癥病人是重型COVID-19高危人群,能否對(duì)SARS-Co V-2或COVID-19疫苗產(chǎn)生足夠強(qiáng)的保護(hù)性免疫應(yīng)答仍不清楚。167例慢性淋巴細(xì)胞白血病患者接種BNT162b2疫苗二劑后,抗體應(yīng)答率為39.5%,積極治療中的病人僅為16%;261例SARS-Co V-2陽(yáng)性的癌癥患者中,實(shí)體瘤和血液腫瘤患者血清學(xué)轉(zhuǎn)換率分別為94.5%和81.7%[23]。對(duì)500例癌癥病人(97.8%實(shí)體瘤和2.2%血液腫瘤,平均年齡62.5[21]～88歲)與1190例健康保健工作者研究顯示,二者血清SARS-Co V-2抗體陽(yáng)性率無差異,但癌癥病人血清SARS-Co V-2刺突(spike,S)蛋白和核衣殼(nucleocapsid,N)蛋白的IgG類抗體濃度顯著低于健康保健工作者[24]。在接種二劑BNT162b2疫苗后,化療中的實(shí)體癌癥病人(102例,年齡66[IQR 56～72]歲)血清抗S蛋白-IgG陽(yáng)性率為90%,健康人(78例,年齡62[IQR 49～70]歲)為100%,癌癥病人血清抗S蛋白-IgG滴度(1931[IQR,509～4 386]AU/m L)低于健康人(7160[IQR,3 129～11 241]AU/m L)[25]。治療中的癌癥病人接種一劑m RNA疫苗產(chǎn)生弱免疫應(yīng)答,隨后在21 d時(shí)第二次接種免疫應(yīng)答改善[26]。提示癌癥病人對(duì)SARSCo V-2或COVID-19疫苗的免疫應(yīng)答低于健康人,實(shí)體惡性腫瘤患者比血液腫瘤患者產(chǎn)生的保護(hù)性免疫應(yīng)答更強(qiáng);癌癥病人可接種COVID-19疫苗,但效力、持久性和安全性尚需進(jìn)一步研究,優(yōu)化疫苗接種全程方案很重要。

明確COVID-19疫苗對(duì)孕婦和哺乳婦女的保護(hù)效力和安全性,有助于孕婦疫苗接種和健康保健決策。一隊(duì)列研究顯示,COVID-19 m RNA疫苗誘導(dǎo)孕婦、哺乳婦女和非孕婦女產(chǎn)生的抗體滴度中位數(shù)(四分位范圍)分別為5.59(4.68～85.89)、5.74(5.06～6.22)和5.62(4.77～5.98),3類人群血清抗體滴度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,都高于妊娠期間感染SARSCo V-2誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體滴度;臍帶血和乳汁中也存在抗體,臍帶血中和抗體滴度(52.3[11.7～69.6])低于母親血清(104.7[61.2～188.2]);第2次接種增加母親血液和乳汁中IgG,Ig A不增加[27]?；糃OVID-19的不同孕齡母親都可將SARS-Co V-2特異性抗體轉(zhuǎn)移給新生兒[28]。提示COVID-19 m RNA疫苗可誘導(dǎo)孕婦和哺乳婦女產(chǎn)生強(qiáng)體液免疫應(yīng)答,免疫原性和免疫反應(yīng)性與非孕婦女相似;COVID-19疫苗或SARS-Co V-2感染誘導(dǎo)母親產(chǎn)生的抗體可通過胎盤和乳汁轉(zhuǎn)移給新生兒,使其獲得免疫力,但保護(hù)新生兒免遭SARS-Co V-2感染的抗體滴度仍不清楚。初步研究顯示,孕婦接種COVID-19 mRNA疫苗后未出現(xiàn)與疫苗相關(guān)的妊娠或新生兒安全性問題[29]。但盡管沒有安全問題,母親接種COVID-19疫苗對(duì)母親、妊娠、新生兒、兒童等的影響還需大樣本隨訪研究。

為保護(hù)青少年現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)和社會(huì)交流,構(gòu)建群體免疫,青少年需要安全有效的COVID-19疫苗。隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示,BNT162b2 m RNA疫苗誘導(dǎo)青少年(12～15歲)產(chǎn)生的免疫應(yīng)答強(qiáng)于青年成人(16～25歲);第一劑接種后第二劑接種前保護(hù)效力為75%(95%CI7.6～95.5),第二劑疫苗接種后≥7 d保護(hù)效力為100%(95%CI75.3～100);隨訪1個(gè)月無疫苗相關(guān)的嚴(yán)重不良事件[30]。Corona-Vac疫苗對(duì)3～17歲健康兒童和青少年1/2期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示,1.5μg二劑接種或3.0μg二劑接種,Ⅰ期臨床試驗(yàn)中和抗體血清學(xué)轉(zhuǎn)換率均為100%,幾何平均滴度(GMT)分別為55.0(95%CI38.9～77.9)和117.4(95%CI87.8～157.0),Ⅱ期臨床試驗(yàn)中和抗體血清學(xué)轉(zhuǎn)換率分別為96.8%和100%,GMT分 別 為86.4(73.9～101.0)和142.2(124.7～162.1),無疫苗相關(guān)的嚴(yán)重不良事件[31]。提示COVID-19疫苗對(duì)兒童和青少年的效力與安全性不低于成人,但COVID-19疫苗對(duì)青少年的長(zhǎng)期安全性、抗體應(yīng)答、效力、持久性尚需進(jìn)一步評(píng)估。

為人人公平享有接種COVID-19疫苗的權(quán)利,構(gòu)建群體免疫保護(hù)屏障,COVID-19疫苗對(duì)特殊人群的免疫原性、有效性和安全性以及疫苗組分與免疫方案等都是急迫需要解決的問題。

3.2 保護(hù)性免疫力持久性 SARS-Co V-2感染或疫苗誘導(dǎo)的保護(hù)性免疫力持久性對(duì)認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)COVID-19的流行過程、制定防控策略及人群免疫方案至關(guān)重要,但至今仍不確定。對(duì)164例COVID-19康復(fù)者隨訪到癥狀出現(xiàn)后180 d,血液中和抗體動(dòng)力學(xué)有5個(gè)模式:①陰性(12%),未產(chǎn)生中和抗體;②快速下降(27%),從癥狀出現(xiàn)后約20 d中和抗體水平開始變化,180 d內(nèi)血清學(xué)還原;③緩慢下降(28%),癥狀出現(xiàn)后180 d時(shí)中和抗體仍陽(yáng)性;④持續(xù)穩(wěn)定(32%),中和抗體水平峰值變化,但下降很小;⑤延遲應(yīng)答(2%),在癥狀出現(xiàn)后90 d或180 d時(shí)中和抗體水平增加[32]。提示不同個(gè)體中和抗體動(dòng)力學(xué)差異大,預(yù)測(cè)免疫力持久性可能需對(duì)個(gè)體準(zhǔn)確測(cè)定中和抗體水平。COVID-19疫苗誘導(dǎo)的中和抗體動(dòng)力學(xué)是否也具有個(gè)體化特征,對(duì)疫苗接種后免疫力持久性可能產(chǎn)生影響,這對(duì)在疫情應(yīng)對(duì)中的公共衛(wèi)生和社會(huì)防控措施具有重要意義。

抗病毒免疫力持久性的關(guān)鍵是記憶B/T細(xì)胞,再次遭遇相同病毒或疫苗時(shí)可迅速產(chǎn)生強(qiáng)烈免疫應(yīng)答而清除病毒。病毒清除后骨髓中長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞可存活數(shù)十年持續(xù)分泌抗體形成長(zhǎng)期免疫保護(hù)。77例輕型COVID-19病人在SARS-Co V-2感染后前4個(gè)月SARS-Co V-2 S蛋白的抗體快速下降,隨后7個(gè)月逐漸下降,11個(gè)月時(shí)仍可檢出,血液抗體濃度動(dòng)力學(xué)呈雙相性特征(圖1),在急性免疫應(yīng)答期抗體濃度快速上升達(dá)到高峰值,隨后抗體濃度下降(因急性免疫應(yīng)答期大多數(shù)漿細(xì)胞壽命短),幾個(gè)月后抗體濃度趨于平穩(wěn)幾乎恒定在最大濃度的10%～20%,這與急性免疫應(yīng)答期漿細(xì)胞的10%～20%變成長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞一致,表明從短壽命漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體變換為長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體;血清S蛋白的抗體滴度與感染后7～8個(gè)月時(shí)康復(fù)者骨髓漿細(xì)胞(BMPCs)數(shù)量有關(guān),無SARS-Co V-2感染或疫苗接種史者未檢測(cè)到S蛋白特異性BMPCs;COVID-19康復(fù)者血液也檢出了S蛋白特異性記憶B細(xì)胞[33-34]。提示骨髓長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞長(zhǎng)期產(chǎn)生抗體(急性免疫應(yīng)答期的10%～20%)提供穩(wěn)定免疫保護(hù),長(zhǎng)壽命BMPCs是保護(hù)性抗體持續(xù)重要來源,是持久免疫力重要部分。骨髓中長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞可能是長(zhǎng)期免疫力的最佳預(yù)測(cè)因素。

圖1 SARS-CoV-2感染免疫應(yīng)答[33]Fig.1 Immune response to SARS-CoV-2 infection[33]

63例COVID-19康復(fù)者在感染后6～12個(gè)月,外周血中和SARS-Co V-2活性及S蛋白R(shí)BD特異性記憶B細(xì)胞數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定;感染1年后m RNA疫苗接種可增加體液免疫應(yīng)答的所有成分,SARS-Co V-2特異性抗體水平比疫苗接種前升高50倍以上,產(chǎn)生對(duì)VOCs的血清中和活性,與疫苗接種獲得的抗最初Wuhan Hu-1毒株的中和活性相當(dāng)甚至更高[35]。提示中和抗體濃度在感染后6～12個(gè)月穩(wěn)定,記憶B細(xì)胞通過體細(xì)胞高頻突變持續(xù)增強(qiáng)SARS-Co V-2特異性抗體應(yīng)答,m RNA疫苗接種可產(chǎn)生抗SARS-Co V-2變異株抗體和記憶B細(xì)胞。

目前大多數(shù)關(guān)于SARS-Co V-2的研究都是分析免疫應(yīng)答急性相,持續(xù)時(shí)間在感染或疫苗接種后幾個(gè)月,監(jiān)測(cè)T細(xì)胞、B細(xì)胞和抗體。COVID-19疫苗免疫應(yīng)答是否產(chǎn)生分泌SARS-Co V-2抗體的長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞不清楚,疫苗接種產(chǎn)生的漿細(xì)胞可能一部分會(huì)變成長(zhǎng)壽命記憶漿細(xì)胞,形成長(zhǎng)期免疫記憶,這還需要證實(shí)。COVID-19疫苗誘導(dǎo)的記憶性免疫應(yīng)答、抗體動(dòng)力學(xué)與持久性有待進(jìn)一步闡明。

3.3 病毒變異與再感染的發(fā)生 臨床試驗(yàn)證實(shí)COVID-19疫苗具有良好保護(hù)效力,但如果SARSCo V-2突變屬于或靠近S蛋白主要抗原位點(diǎn),可產(chǎn)生抗原性不同于原始毒株的變異株[5,36]。Beta變異株對(duì)單克隆抗體和COVID-19康復(fù)者血漿的抗性最強(qiáng),其次為Gamma和Alpha變異株,抗性等級(jí)與S蛋 白N-末 端 域(N-terminal domain,NTD)和RBD中導(dǎo)致主要抗原改變的突變對(duì)應(yīng),尤其是NTD中Y144del和242-244del突 變 及RBD中K417N/T、E484K和N501Y突 變,RBD突 變 影 響更大;抗體結(jié)合活性與中和活性有很好的相關(guān)性,逃逸突變減弱機(jī)體對(duì)NTD或RBD應(yīng)答。提示NTD和RBD為SARS-Co V-2 S蛋白的主要抗原域,對(duì)NTD和RBD應(yīng)答可能聯(lián)合參與多克隆應(yīng)答的整體保 護(hù),Alpha、Beta和Gamma變 異 株 的RBD中K417N、E484K和N501Y突變對(duì)抗體中和作用具有重大影響,NTD突變降低變異株對(duì)超級(jí)位點(diǎn)抗體和康復(fù)者血漿的中和敏感性[5]。SARS-Co V-2 S蛋白主要抗原漂移增加的新變異株逃逸現(xiàn)有抗體治療和疫苗保護(hù)將對(duì)抗體治療和疫苗效力帶來重大挑戰(zhàn)。

感染或疫苗誘導(dǎo)的抗體對(duì)SARS-Co V-2變異株的中和作用降低。BNT162b2疫苗接種二劑后,2周或4周時(shí)人血清對(duì)Kappa、Delta、Eta及B.1.618變異株的中和滴度均降低[37];分別有3%(5/159)和5%(9/159)的人血清缺乏Beta和Delta變異株的中和抗體活性,與野生型毒株比較,對(duì)Delta、Beta和Alpha變異株的中和抗體滴度分別下降5.8倍、4.9倍和2.6倍[20]。與野生型毒株比較,滅活疫苗BBIBP-Cor V和重組二聚體RBD疫苗接種者血清對(duì)SARS-Co V-2 501Y.V2變異株的幾何平均中和滴度 分 別 降 低1.5倍 和1.6倍[38]。提 示SARSCo V-2變異株對(duì)中和抗體敏感性下降,預(yù)示疫苗效力降低和病毒傳播性增加雙重挑戰(zhàn)。雖然SARSCo V-2變異株可部分逃逸感染或疫苗誘導(dǎo)的體液免疫應(yīng)答,但仍有保護(hù)效力,S蛋白特異性T細(xì)胞激活不受變異株突變影響[5,20,36,39-41]。SARS-Co V-2變異株對(duì)疫苗誘導(dǎo)的中和抗體的敏感度仍支持疫苗接種構(gòu)成群體免疫屏障,但需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病毒突變及其對(duì)疫苗效力的影響。有保護(hù)作用的中和抗體水平及其下降多大程度才會(huì)影響疫苗保護(hù)效力和增加疾病嚴(yán)重性仍不清楚。

SARS-Co V-2 S蛋白的多種突變與再感染的可能性增加有關(guān)。對(duì)接種BNT162b2或m RNA1273疫苗二劑后至少2周的417人隨訪,2人發(fā)生再感染,盡管有證據(jù)表明這2人具有疫苗效力,但SARS-Co V-2 PCR試驗(yàn)陽(yáng)性,并出現(xiàn)COVID-19癥狀,病毒基因組測(cè)序結(jié)果顯示這2人感染的SARSCo V-2均為突變株[42]。巴西出現(xiàn)了由B.1.1.28(7個(gè)突變)和B.1.2(15個(gè)突變)變異株引起的SARSCo V-2再感染[43]。意大利對(duì)普通人群隨訪平均280(SD41)d,再感染 率 為0.31%(5/1 579,95%CI0.03%～0.58%)[44]。英國(guó)對(duì)保健工作者隨訪7個(gè)月,再感染率為1.87%(155/8 287)[45]。美國(guó)羅德島監(jiān)獄中BNT162b2或m RNA-1273疫苗接種者SARS-Co V-2再感染率為1.13%[46]。提示SARSCo V-2 S蛋白改變使病毒對(duì)中和抗體敏感性下降,導(dǎo)致SARS-Co V-2變異株逃逸感染或疫苗誘導(dǎo)的中和抗體,在疫苗接種后存在變異毒株再感染風(fēng)險(xiǎn),需要持續(xù)防控和診斷SARS-Co V-2感染,跟蹤研究疫苗接種人群再感染的變異株特征。SARS-Co V-2 Delta變異株S蛋白NTD和RBD的多種突變?cè)鰪?qiáng)免疫逃逸、再感染發(fā)生和快速傳播。從暴露到第1次SARS-Co V-2 m RNA PCR陽(yáng)性間隔時(shí)間,Delta變異株為4.00 d(IQR 3.00～5.00 d,峰值3.71 d),而2020年早期流行毒株為6.00 d(IQR 5.00～8.00 d,峰值5.61 d);第1次PCR陽(yáng)性時(shí)SARS-Co V-2載量,Delta變異株感染者比2020年早期流行毒株感染者高1 260倍[47]。Delta變異株可抵抗一些抗NTD和RBD的單克隆抗體的中和作用,COVID-19康復(fù)者血清抗Delta變異株的能力比Alpha變異株低4倍,接種一劑BNT162b2或Ch Ad Ox1-S疫苗者血清幾乎不能抑制Delta變異株,接種二劑疫苗后對(duì)Delta變異株的中和滴度比Alpha變異株低3～5倍[48]。實(shí)際上,接種一劑BNT162b2或Ch Ad Ox1-S疫苗后抗Delta變異株的效力(30.7%,95%CI25.2～35.7)低于Alpha變異株(48.7%,95%CI45.5～51.7),二種疫苗結(jié)果相近;接種二劑疫苗后,BNT162b2疫苗抗Delta和Alpha變異株的效力分別為88.0%(95%CI85.3～90.1)和93.7%(95%CI91.6～95.3),Ch Ad Ox1-S疫苗抗Delta和Alpha變異株的效力分別為67.0%(95%CI61.3～71.8)和74.5%(95%CI68.4～79.4)[49]。BNT162b2和Ch Ad Ox1-S疫苗對(duì)Delta變異株感染及相關(guān)疾病的保護(hù)效力比Alpha變異株低5%～8%,比野生型毒株(94%～95%)低近30%。提示SARS-Co V-2 Delta變異株比野生型毒株和其它變異株傳播和復(fù)制更快,在感染早期傳染性更強(qiáng),對(duì)COVID-19疫苗誘導(dǎo)的中和抗體敏感性更低,高傳播性與逃逸RBD和非RBD中表位的抗體有關(guān);COVID-19疫苗對(duì)Delta變異株感染及相關(guān)疾病仍具有保護(hù)效力,但保護(hù)效力降低給疫苗帶來重大挑戰(zhàn)。

聯(lián)合應(yīng)用RBD和NTD反應(yīng)性中和抗體可能為改善治療或疫苗的誘人方法。已確認(rèn)的SARSCo V-2中和抗體大多數(shù)識(shí)別RBD多個(gè)已知位點(diǎn),封閉RBD與ACE2相互作用。對(duì)COVID-19康復(fù)者抗S蛋白-IgG庫(kù)蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示,免疫應(yīng)答主要直接針對(duì)RBD以外的表位(＞80%),血漿NTD特異性抗體和其它非RBD特異性抗體普遍存在并影響抗SARS-Co V-2保護(hù)作用和抗體逃逸[50]。NTD特異性中和抗體識(shí)別由可移動(dòng)發(fā)夾和柔性環(huán)組成的無多糖、正電性的表面,RBD特異性抗體識(shí)別非重疊表位[51]。自然感染誘導(dǎo)的NTD特異性抗體具有中和作用,機(jī)制為抑制病毒感染過程的病毒粘附后階段,封閉病毒進(jìn)入或融合,還通過Fc段介導(dǎo)的生物學(xué)活性抗SARS-Co V-2感染[52]。提示治療抗體或疫苗靶向更多的非RBD抗原(如NTD)位點(diǎn)可限制抗體逃逸、疫苗或感染誘導(dǎo)的免疫力下降。

SARS-Co V-2變異引起抗原漂移增強(qiáng)變異株對(duì)中和抗體的抵抗性,感染或COVID-19疫苗誘導(dǎo)的抗體對(duì)變異株的中和活性降低,隨著病毒突變位點(diǎn)累積將對(duì)疫苗保護(hù)效力帶來重大挑戰(zhàn),需要持續(xù)監(jiān)測(cè)。但對(duì)現(xiàn)有變異株仍然有保護(hù)效力,目前COVID-19康復(fù)者或疫苗接種者再感染SAR-Co V-2為低風(fēng)險(xiǎn)事件。

3.4 抗體依賴性增強(qiáng)效應(yīng) SARS-Co V-2 S蛋白抗體對(duì)機(jī)體防御病毒感染起著關(guān)鍵作用,但病毒抗體并不總是起保護(hù)作用,抗體依賴性增強(qiáng)(Antibody-dependent enhancement,ADE)效應(yīng)可促進(jìn)感染或疾病加重甚至致死性再感染。ADE效應(yīng)已在登革熱病毒、貓傳染性腹膜炎冠狀病毒、SARS和MERS等感染中報(bào)道。對(duì)來自COVID-19病人的一系列S蛋白單克隆抗體篩查發(fā)現(xiàn)針對(duì)S蛋白NTD特定位點(diǎn)的抗體增強(qiáng)S蛋白與ACE2結(jié)合能力及SARS-Co V-2感染性,重型和非重型COVID-19病人都產(chǎn)生感染增強(qiáng)性抗體及中和抗體,但重型病人抗體水平更高,這種感染增強(qiáng)性抗體也以很低的頻率出現(xiàn)于未感染者[53]。提示SARS-Co V-2感染可誘生中和抗體也可產(chǎn)生感染增強(qiáng)性抗體。當(dāng)中和抗體濃度高時(shí),感染增強(qiáng)性抗體不起作用。但在感染前或早期中和抗體水平很低,感染增強(qiáng)性抗體可能影響COVID-19疾病進(jìn)展過程。SARS-Co V-2變異株丟失中和抗體的表位可能意味著感染增強(qiáng)性抗體的效應(yīng)發(fā)生改變,變異株與感染增強(qiáng)性抗體的關(guān)系需要關(guān)注。

3.5 致病性自身免疫 COVID-19與許多自身免疫表現(xiàn)有關(guān),包括致病性自身抗體產(chǎn)生、自身免疫病和免疫相關(guān)性疾病新發(fā),如Guillain-Barre綜合征、免疫性甲狀腺異常、川崎病等。COVID-19病人最常見的自身免疫表現(xiàn)是抗磷脂抗體(APLA)(47.1%,49/104),包括抗心磷脂、狼瘡抗凝物和β2糖蛋白Ⅰ,APLA能與細(xì)胞膜結(jié)合并誘導(dǎo)高凝狀態(tài),導(dǎo)致血栓形成[54]。另一致病性自身抗體是血小板因子4(PF4)抗體,其介導(dǎo)Ch Ad Ox1-S疫苗接種后異常凝血(尤其腦靜脈血栓形成)和血小板減少,已導(dǎo)致了一些病例死亡。PF4抗體與PF4上的肝素結(jié)合位結(jié)合使PF4四聚體聚集并形成免疫復(fù)合物,進(jìn)而引起FcRγIIA依賴的血小板活化而引起血栓形成[54-56]。雖然這是罕見事件,但后果嚴(yán)重,為保證疫苗接種者的安全,疫苗誘導(dǎo)的血栓性血小板減少綜合征的研究極為重要。COVID-19疫苗接種誘導(dǎo)的自身免疫仍不清楚,還需要進(jìn)一步研究。

4 總結(jié)與展望

COVID-19疫苗保護(hù)效力與Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果一致,SARS-Co V-2變異株抗原漂移導(dǎo)致疫苗抗變異株感染的保護(hù)效力有所下降,但COVID-19疫苗對(duì)現(xiàn)有變異株感染及相關(guān)疾病仍有保護(hù)效力,為疫苗接種最終控制SARS-Co V-2感染及相關(guān)疾病流行提供了希望。同時(shí)SARS-Co V-2變異株也引起了再感染的發(fā)生,應(yīng)加快疫苗接種速度,盡快構(gòu)建群體免疫保護(hù)屏障,遏制病毒傳播和變異,并持續(xù)跟蹤病毒突變累積與疫苗保護(hù)效力,開發(fā)研究變異毒株的疫苗,未來在原始毒株疫苗群體免疫基礎(chǔ)上,實(shí)施變異毒株疫苗的加強(qiáng)免疫,有效防控再感染及其相關(guān)疾病的發(fā)生。

血液抗體動(dòng)力學(xué)呈雙相性特征,對(duì)COVID-19疫苗保護(hù)效力持久性評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)關(guān)注血液中和抗體的動(dòng)力學(xué)個(gè)體化特性,不應(yīng)期望在免疫記憶相維持急性免疫應(yīng)答期的高濃度抗體特征。另外,針對(duì)癌癥病人、孕婦、兒童、免疫力低下等特殊人群的COVID-19疫苗與免疫方案及其保護(hù)效力和安全性等還需要系統(tǒng)研究。這些對(duì)在疫情應(yīng)對(duì)中的公共衛(wèi)生和社會(huì)防控措施具有重要意義。

利益沖突:無

引用本文格式:楊朝國(guó),楊晶艷,吳俐莎,等.COVID-19疫苗保護(hù)效力及挑戰(zhàn)[J].中國(guó)人獸共患病學(xué)報(bào),2021,37(12):1108-1117.DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2021.00.164